UNIVERSITAS DIPONEGORO RANCANG BANGUN MESIN LAS TITIK DAN SOLDERING UNTUK INDUSTRI RUMAHAN
Diajukan Sebagai Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Diponegoro
Disusun oleh: DADING KALBU ADIE L2E 606 018
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2011
i
ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINILITAS
Tugas Akhir ini adalah hasil karya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.
NAMA
: Dading Kalbu Adie
NIM
: L2E 606 018
Tanda Tangan
:
Tanggal
:
Desember 2011
iii
iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai civitas akademika Universitas Diponegoro, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama NIM Jurusan/Program Studi Departemen Fakultas Jenis Karya
: Dading Kalbu Adie : L2E 606 018 : Teknik Mesin : Universitas Diponegoro : Teknik : Skripsi
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Non eksklusif (Non-exclusive Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul: Rancang Bangun Mesin Las Titik dan Soldering Untuk Industri Rumahan
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti/Noneksklusif ini Universitas Diponegoro berhak menyimpan, mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di : Semarang Pada Tanggal : Desember 2011 Yang menyatakan
Dading Kalbu Adie NIM. L2E 606 018
v
Kejujuran dan Ketekunan Adalah Kunci Utama Meraih Kesuksesan
vi
Tugas Akhir ini kupersembahkan kepada: Kedua orang tuaku (Bapak Sutrisno dan Ibu Sulisyani) Kakakku (Teguh Prakosa dan Deasy Setyarini)
vii
ABSTRACT
For small industrial welding point is also needed, but the welding point for small scale are still very rare. While for large-scale welding point is too expensive and require a great power. In this case the welding point with a low price and small power is needed. The research method adopted is the literature study after it conducted a survey tool and then after receiving the results of the survey instrument design will be continued with the process of making tools. Once the tool is finished running the revision of the image after it's done testing tool to determine the performance of welding machines. The purpose of this research is designing a welding machine equipped with a soldering point for industrial-scale household perawataannya cheap and easy and can find out the results of the physical welding of welding machine welding machine tersebut.For know the performance is tested against the plate with a thickness of 1 mm with the press 10, 20, and 30 seconds. Of the three variations of press time the plate is connected properly, but for optimal press time produce a good quality weld connections of press time 10 seconds. Keywords: design, manufacture, performance, connection quality
viii
ABSTRAK Untuk industri kecil las titik juga sangat dibutuhkan, akan tetapi las titik untuk skala kecil masih sangat jarang ditemukan. Sedangkan untuk skala besar las titik terlalu mahal dan membutuhkan daya yang besar. Dalam hal ini las titik dengan harga yang murah dan daya yang kecil sangatlah dibutuhkan. Metode penelitian yang dilakukan adalah dengan studi literatur setelah itu melakukan survey alat kemudian setelah menerima hasil survey alat maka dilakukan perancangan dilanjutkan dengan proses pembuatan alat. Setelah alat selesai dibuat maka dilakukan revisi gambar setelah itu dilakukan pengujian alat untuk mengetahui performa mesin las. Tujuan dari penelitian ini adalah Merancang sebuah mesin las titik yang dilengkapi dengan soldering untuk skala industri rumah tangga yang murah dan perawataannya mudah serta dapat mengetahui hasil pengelasan secara fisik dari mesin las tersebut.Untuk mengetahui performa mesin las tersebut dilakukan pengujian terhadap plat dengan ketebalan 1 mm dengan waktu tekan 10, 20, dan 30 detik. Dari pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa ketiga variasi waktu tekan tersebut plat tersambung dengan baik,akan tetapi untuk waktu tekan yang optimal yang menghasilkan mutu sambungan lasan yang baik yaitu waktu tekan 10 detik.
Kata kunci: perancangan, pembuatan, performa,mutu sambungan
ix
PRAKATA Dari penelitian tentang las titik yang telah penulis lakukan, akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Rancang Bangun Las Titik dan Soldering Untuk Industri Rumahan”. Pada kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Ir. Yurianto, MT selaku dosen pembimbing I, yang telah membimbing penulis dengan penuh kesabaran dalam menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini. 2. Ir. Sumar Hadi Suryo selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan bantuan, masukan dan petunjuk yang bermanfaat. 3. Ir. Sudargana, MT selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan bantuan masukan dan petunjuk yang bermanfaat. 4. Ir. Dwi Basuki Wibowo, MS selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan bantuan masukan dan petunjuk yang bermanfaat. 5. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu demi kelancaran penyelesaian Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis membuka pintu selebar-lebarnya bagi sumbangan saran serta kritik yang bersifat membangun demi keberhasilan semuanya. Penulis berharap semoga karya ini dapat bermanfaat. Terima kasih.
Semarang, Desember 2011
Penulis
x
DAFTAR ISI HALAMAN TUGAS AKHIR ........................................................................................... i PERNYATAAN ORISINILITAS ..................................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................................... ii HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ....................................... iv ABSTRACT .................................................................................................................... vii ABSTRAK ..................................................................................................................... viii PRAKATA ....................................................................................................................... ix DAFTAR ISI ..................................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... xiv DAFTAR TABEL .......................................................................................................... xvi DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ..................................................................... xvii BAB I ................................................................................................................................ 1 PENDAHULUAN ............................................................................................................ 1 1.1
LATAR BELAKANG ............................................................................................. 1
1.2
Tujuan dan Manfaat ................................................................................................. 2
1.2.1 Tujuan ...................................................................................................................... 2 1.2.2 Manfaat .................................................................................................................... 2 1.3
BATASAN MASALAH .......................................................................................... 2
1.4
METODE PENELITIAN ........................................................................................ 3
1.5
SISTEMATIKA PENULISAN ............................................................................... 3
BAB II ............................................................................................................................... 4 DASAR TEORI ................................................................................................................ 4
xi
2.1
Proses Perancangan ................................................................................................. 4
2.1.1 Solusi Untuk Satu Problem Permasalahan .............................................................. 4 2.2
Pengelasan ............................................................................................................... 5
2.2.1 Las Resistansi .......................................................................................................... 7 2.3
Parameter Las Titik.................................................................................................. 9
2.3.1 Arus dan Waktu Pengelasan .................................................................................... 9 2.3.2 Elektroda dan Gaya Elektroda ............................................................................... 10 2.3.3 Waktu Penekanan dan Penahanan ......................................................................... 10 2.4
Proses Las Titik ..................................................................................................... 10
2.4.1 Proses Terjadinya Nugget ...................................................................................... 11 2.5
Sifat Mekanik Las Titik ......................................................................................... 13
2.6
Komponen Las Titik .............................................................................................. 13
2.6.1 Transformator ........................................................................................................ 13 2.6.2 Elektroda ................................................................................................................ 14 2.7
Kriteria Pengelasan Las Titik ................................................................................ 14
2.8
Teori Dasar Listrik ................................................................................................. 15
2.8.1 Arus Listrik ............................................................................................................ 15 2.8.2 Kuat Arus Listrik ................................................................................................... 15 2.8.3 Rapat Arus ............................................................................................................. 16 2.8.4 Tahanan dan Daya Hantar Penghantar .................................................................. 17 BAB III ........................................................................................................................... 18 METODE PENELITIAN ................................................................................................ 18 3.1
Diagram Alir Penelitian ......................................................................................... 19
3.2
Proses Perancangan dan Pembuatan Produk ......................................................... 22
3.3
Prosedur Pengelasan .............................................................................................. 23
xii
3.4
Proses Penyolderan ................................................................................................ 24
3.5
Pengujian Kekerasan ............................................................................................. 24
3.5.1 Prosedur Pengujian Kekerasan .............................................................................. 25 3.6
Pengamatan Struktur Mikro ................................................................................... 27
3.6.1 Peralatan dan Bahan .............................................................................................. 27 3.6.2 Prosedur Pengujian ................................................................................................ 28 BAB IV ........................................................................................................................... 30 HASIL, GAMBAR, DAN SPESIFIKASI TEKNIS ....................................................... 30 4.1
Spesifikasi Desain .................................................................................................. 30
4.1.1 Pemilihan Trafo ..................................................................................................... 30 4.2
Pembuatan Mesin Las ............................................................................................ 31
4.3
Proses Manufaktur ................................................................................................. 33
4.3.1 Tuas........................................................................................................................ 33 4.3.2 Baut Tuas ............................................................................................................... 34 4.3.3 Pencekam Elektroda Atas ...................................................................................... 35 4.3.4 Pencekam Elektroda Bawah .................................................................................. 35 4.3.5 Elektroda ................................................................................................................ 36 4.3.6 Kerangka Mesin ..................................................................................................... 37 4.4
Assembling ............................................................................................................ 38
4.5
Pengujian Pengelasan ............................................................................................ 40
4.6
Pembahasan ........................................................................................................... 40
4.6.1 Pembahasan Hasil Lasan ....................................................................................... 41 4.6.2 Spesifikasi Mesin Las SIR ..................................................................................... 43 4.6.3 Kelemahan Mesin Las Titik Industri Rumahan ..................................................... 33 4.7
Pembahasan Mekanik dan Struktur Mikro Hasil Lasan ........................................ 44
xiii
4.7.1 Hasil Uji Kekerasan ............................................................................................... 44 4.7.2 Analisa Hasil Uji Kekerasan .................................................................................. 45 4.7.3 Hasil Uji Mikrografi .............................................................................................. 45 4.7.4 Pembahasan Hasil Uji Mikrografi ......................................................................... 46 4.8
Spesifikasi Mesin Las TECHNA ........................................................................... 47
4.8.1 Hasil Uji Kekerasan Pada Mesin Las TECNA ...................................................... 48 4.8.2 Pembahasan Hasil Uji Kekerasan .......................................................................... 48 4.9
Hasil Uji Mikrografi Mesil Las TECNA ............................................................... 49
4.9.1 Pembahasan Hasil Uji Mikrografi Pada Las TECNA……………………………50 4.10 Perbandingan Hasil Lasan Antara Mesin Las TECHNA dengan Las Titik SIR…50 BAB V............................................................................................................................. 52 PENUTUP ....................................................................................................................... 52 5.1
Kesimpulan ............................................................................................................ 52
5.2
Saran ...................................................................................................................... 52
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 53
xiv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram alir proses perancangan [2]. ........................................................... 4 Gambar 2.2 Pengetahuan yang dipakai pada proses perancangan [2] .............................. 5 Gambar 2.3 Jenis Sambungan Pada Patri [4] .................................................................... 6 Gambar 2.4 skema las titik [4] .......................................................................................... 8 Gambar 2.5 Siklus Las Titik [9]........................................................................................ 9 Gambar 2.6 Tahap Pengelasan Resistansi ........................................................................ 9 Gambar 2.7 Proses Kerja Las Titik [11] ......................................................................... 11 Gambar 2.8 Kurva pertumbuhan hasil lasan [11] ........................................................... 12 Gambar 2.9 Proses terjadinya hasil lasan [11] ................................................................ 12 Gambar 2.10 Skema Transformator [1] .......................................................................... 14 Gambar 2.11 Kerapatan arus listrik. [1] .......................................................................... 16 Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Penelitian ................................................................. 20 Gambar 3.2 Diagram Alir Proses Perancangan dan Pembuatan Produk ........................ 20 Gambar 3.3 Nomenklatur Las Titik ................................................................................ 22 Gambar 3.4 (a) Alat Uji Kekerasan Vickers (b) Pengamatan Indentasi ......................... 24 Gambar 3.5 Diagram alir pengujian kekerasan vickers .................................................. 25 Gambar 3.6 Optical microscope ...................................................................................... 26 Gambar 3.7 Benda Uji..................................................................................................... 27 Gambar3.8 Diagram alir pengujian mikrografi ............................................................... 28 Gambar 4.1 Desain las titik SIR ...................................................................................... 29 Gambar 4.2 Transformator .............................................................................................. 30 Gambar 4.3 Diagram circuit las titik SIR........................................................................ 31 Gambar 4.4 Diagram Alir Pembuatan Mesin Las ........................................................... 31 Gambar 4.5 Bagian – bagian Alat Las ............................................................................ 32 Gambar 4.6 Tuas ............................................................................................................. 33 Gambar 4.7 Pencekam Elektroda Atas............................................................................ 34 Gambar 4.8 Pencekam Elektroda Bawah ........................................................................ 35 Gambar 4.9 Elektroda ..................................................................................................... 35
xv
Gambar 4.10 Kerangka Mesin ........................................................................................ 36 Gambar 4.11 Alat Las Setelah Assembling .................................................................... 37 Gambar 4.12 Hasil Lasan dengan waktu tekan 10 detik ................................................. 39 Gambar 4.13 Hasil Lasan dengan waktu tekan 20 detik ................................................. 41 Gambar 4.14 Hasil lasan dengan waktu tekan 30 detik .................................................. 42 Gambar 4.15 Gambar logam dasar.................................................................................. 42 Gambar 4.16 Gambar Daerah HAZ ................................................................................ 45 Gambar 4.17 Hasil lasan (nugget)................................................................................... 46 Gambar 4.18 Mesin las TECNA ..................................................................................... 46 Gambar 4.19 Logam dasar .............................................................................................. 47 Gambar 4.20 HAZ........................................................................................................... 49 Gambar 4.21 Hasil lasan ................................................................................................. 50
xvi
DAFTAR TABEL Tabel 1 Kemampuan Hantar Arus (KHA) [1]................................................................. 16 Tabel 2 Spesifikasi Trafo ................................................................................................ 30 Tabel 3 Spesifikasi Mesil Las Titik ................................................................................ 43 Tabel 4 .Hasil uji kekerasan pada nugget pengelasan portable spot welding ................ 44 Tabel 5 Spesifikasi Mesin Las TECNA .......................................................................... 47 Tabel 6 Hasil uji kekerasan pada nugget pengelasan las TECNA ................................. 48 Tabel 7 Perbandingan spesifikasi las titik SIR dan TECNA........................................... 51 Tabel 8 Perbandingan Hasil Lasan Antara Mesin Las Titik SIR dan TECHNA ........... 51
xvii
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN Notasi
Keterangan
Satuan
A
Luas Penampang
m2
Cos
Sudut Fasa Arus
Derajat
H
Jumla Panas Yang Dihasilkan
Joule
I
Arus
Ampere
Ip
Arus Primer
Ampere
Is
Arus Sekunder
Ampere
J
Rapat Arus
A/M M3
Np
Jumlah Lilitan Primer
Ns
Jumlah Lilitan Sekunder
P
Daya
kW, Hp
Pp
Daya Primer
kW
Ps
Daya Sekunder
kW
Q
Muatan Listrik
Coulomb
R
Resistansi
Ohm
V
Tegangan Listrik
Volt
Vp
Tegangan Primer
Volt
Vs
Tegangan Sekunder
Volt
Wp
Energi Pada Lilitan Primer
Joule
Ws
Energi Pada Lilitan Sekunder
Joule
Η
Efisiensi Travo
%
Tahanan Jenis Kawat
mm²/m
